内容正文:
第19讲 含氯、硫陌生化合物的制备探究(能力课)
1.了解含氯陌生化合物的制备与性质探究。 2.了解含硫陌生化合物的制备与性质探究。
含氯陌生化合物的制备与性质探究
1.氯的常见氧化物简介
一氧化二氯
性质
是次氯酸的酸酐,溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸
制法
用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯:2HgO+2Cl2===Cl2O+HgCl2·HgO;
同样也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取:2Na2CO3+H2O+2Cl2===2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
二氧化氯
物理性质
是一种黄绿色到橙黄色的气体,极易溶于水
制取
Cl2+2NaClO2===2ClO2+2NaCl或5NaClO2+4HCl===4ClO2↑+5NaCl+2H2O
用途
是一种广谱、高效的灭菌剂
2.氯的含氧酸及其盐
含氧酸
HClO(次氯酸)、HClO2(亚氯酸)、HClO3(氯酸)、HClO4(高氯酸),其酸性依次增强
亚氯酸钠
(NaClO2)
黄绿色液体,呈碱性,是一种强氧化剂,遇酸放出ClO2气体
氯酸钾
(KClO3)
是一种白色晶体,有毒,在冷水中溶解度较小,易溶于热水,是强氧化剂。在MnO2催化作用下,受热分解生成O2
高氯酸钠
(NaClO4)
易溶于水和乙醇,有强氧化性,低毒,与有机物撞击易引起爆炸
(2025·潍坊模拟)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,沸点为11 ℃,不稳定,在混合气体中的体积分数大于10%就可能发生爆炸,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。ClO2易溶于水但不与水反应,其水溶液在温度过高时有可能爆炸。某小组按照如图实验装置制备ClO2并验证其某些性质。
回答下列问题:
(1)实验时A装置需要控制温度为60~80 ℃,则A装置加热的方式是水浴加热,该加热方式的优点是受热均匀,易控制反应温度。
(2)通入氮气的主要作用有两个,一是可以起到搅拌作用,二是降低ClO2的浓度(或减小ClO2的体积分数),防止爆炸。
(3)B装置的作用是安全瓶,防止倒吸。
C装置用来吸收ClO2,则C中液体宜选用②(填标号)。
①热水 ②冰水 ③饱和食盐水
(4)D装置中ClO2与NaOH溶液反应可生成等物质的量的两种钠盐,其中一种为NaClO2,D装置中生成这两种钠盐的化学方程式为2ClO2+2NaOH===NaClO2+NaClO3+H2O。
饱和NaClO2溶液在温度低于38 ℃时析出晶体NaClO2·3H2O,在温度高于38 ℃时析出晶体NaClO2。请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤:a.蒸发结晶;b.趁热过滤;c.洗涤;d.干燥。
(5)设计一个简易实验证明二氧化氯具有永久的漂白性:取少量品红溶液于试管中,通入二氧化氯,观察到品红溶液褪色,再加热已褪色的溶液,溶液不恢复红色。
含硫陌生化合物的制备与性质探究
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)
(1)制备
①硫化碱法,即将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为 2∶1 配成溶液,然后通入SO2,发生的反应为2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2。
②亚硫酸钠法,即使沸腾的Na2SO3溶液同硫粉反应,其反应的化学方程式为Na2SO3+SNa2S2O3。
(2)性质
①中等强度还原剂,可被碘氧化成连四硫酸钠(Na2S4O6),该反应常用来定量测定碘的含量,反应的离子方程式为I2+2S2O===2I-+S4O。
②可被氯、溴等氧化为SO,如Na2S2O3+4Cl2+5H2O===Na2SO4+H2SO4+8HCl。
③可与酸反应,离子方程式为2H++S2O===S↓+SO2↑+H2O。
2.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)
(1)制备:由NaHSO3过饱和溶液结晶脱水而成,2NaHSO3Na2S2O5+H2O。
(2)性质:①与酸反应放出二氧化硫,如Na2S2O5+2HCl===2NaCl+2SO2↑+H2O。
②强还原性,如Na2S2O5+2I2+3H2O===2NaHSO4+4HI。
3.过二硫酸钠(Na2S2O8)、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)
(1)过二硫酸钠中S为+6价,其中S2O的结构为,含有1个过氧键(—O—O—),性质与过氧化氢相似,具有氧化性。作为氧化剂参与反应时,过氧键断裂,过氧键中的氧原子由-1价变为-2价,硫原子化合价不变。如S2O+2I-2SO+I2,5S2O+2Mn2++8H2O10SO+2MnO+16H+。过二硫酸钠不稳定,受热分解生成Na2SO4、SO3和O2。
(2)连二亚硫酸钠中S为+3价,其中S2O的结构为,是强还原剂,能将I2、Cu2+、Ag+还原,能被空气中的氧气氧化。在无氧条件下,用锌粉还原亚硫酸氢钠可制得连二亚硫酸钠。
1.实验室通过如图所示装置制备Na2S2O3,反应原理:2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2。下列有关说法错误的是( )
A.导管a的作用是有利于硫酸滴入
B.装置A中的反应体现硫酸的酸性
C.装置B、D作用完全相同
D.装置C中先有淡黄色浑浊产生,后又变澄清,说明过程中有硫单质生成
C [B装置有控制气体流速、平衡气压、防堵塞作用,而D装置作为安全瓶,防倒吸,B、D装置作用不相同,C错误。]
2.Na2S2O5是常用的防腐剂和漂白剂。可利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5,其流程如下:
下列说法正确的是( )
A.上述制备过程所涉及的物质中只有一种酸性氧化物
B.Na2S2O5作防腐剂和SO2作漂白剂时,均表现还原性
C.上述流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换
D.实验室模拟“结晶脱水”时用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等
C [制备过程所涉及的物质中有2种酸性氧化物——二氧化硫和二氧化碳,故A错误;SO2作漂白剂时,未发生氧化还原反应,没有表现还原性,故B错误;Na2S2O5是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得,则流程中的Na2CO3饱和溶液和Na2CO3固体不可互换,否则得不到过饱和的NaHSO3溶液,故C正确;“结晶脱水”是加热固体分解,应该在坩埚中进行,故D错误。]
1.(2022·浙江6月卷)关于反应Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,下列说法正确的是( )
A.H2SO4发生还原反应
B.Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
D.1 mol Na2S2O3发生反应,转移4 mol 电子
B [由化学方程式可知H2SO4中的硫元素反应前后化合价不变,没有发生还原反应,A项错误;Na2S2O3中硫元素由+2价变成0价和+4价,化合价既有降低又有升高,Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂,B项正确;SO2为氧化产物,S为还原产物,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1,C项错误;由化学方程式可知,1 mol Na2S2O3发生反应,转移2 mol电子,D项错误。]
2.(2022·湖北卷)硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子,可通过如下反应制备:2NaHS(s)+CS2(l)===Na2CS3(s)+H2S(g),下列说法正确的是( )
A.Na2CS3不能被氧化
B.Na2CS3溶液显碱性
C.该制备反应是熵减过程
D.CS2的热稳定性比CO2的高
B [A.Na2CS3中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧化,故A错误;B.类比Na2CO3溶液,O与S同主族,可知Na2CS3溶液显碱性,故B正确;C.由反应方程式可知,固体与液体反应生成了气体硫化氢,故该制备反应是熵增过程,故C错误;D.S的原子半径比O大,故C===S键长比C===O键长长,键能小,故CS2的热稳定性比CO2的低,故D错误。]
3.(2024·甘肃卷)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案:
(1)采用下图所示装置制备SO2,仪器a的名称为 ;步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了_____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是____________________________________
___________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是________________________________
_________________________________________________________。
(4)步骤Ⅳ生成MnCO3沉淀,判断Mn2+已沉淀完全的操作是______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中。
A.蒸发皿中出现少量晶体
B.使用漏斗趁热过滤
C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干
D.用玻璃棒不断搅拌
E.等待蒸发皿冷却
解析:(1)根据仪器a的特点知,仪器a为恒压滴液漏斗;步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温。(2)由于MnO2具有氧化性,SO2(或H2SO3)具有还原性,步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10 ℃。(3)步骤Ⅲ中滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是除去过量的SO2(或H2SO3),防止后续反应中SO2与Na2CO3溶液反应,增加饱和Na2CO3溶液的用量、使产品中混有杂质。(4)步骤Ⅳ中生成MnCO3沉淀,判断Mn2+已沉淀完全的操作:静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全。(5)步骤Ⅴ的正确操作或现象:将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O,依次填入D、A、E。
答案:(1)恒压滴液漏斗 增大SO2的溶解度、增大H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温
(2)防止过多的MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快、放热太多、不利于控制温度低于10 ℃
(3)除去过量的SO2(或H2SO3)
(4)静置,向上层清液中继续滴加几滴饱和Na2CO3溶液,若不再产生沉淀,说明Mn2+已沉淀完全
(5)D A E
4.(2022·山东卷节选)实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl2的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题:
(1)实验开始先通N2。一段时间后,先加热装置 (填“a”或“b”)。装置b内发生反应的化学方程式为______________________________________________
_______________________________________________________________。
装置c、d共同起到的作用是_____________________________________________。
(2)SOCl2遇水反应的化学方程式为_______________________________________
___________________________________________________________。
解析:SOCl2与H2O反应生成两种酸性气体,FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl,HCl可抑制FeCl2的水解,从而制得无水FeCl2。
答案:(1)a FeCl2·4H2O+4SOCl2FeCl2+4SO2↑+8HCl↑ 冷凝回流SOCl2 (2)SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑
5.(2021·浙江6月卷节选)Cl2O是很好的氯化剂,实验室用如图装置(夹持仪器已省略)制备高纯Cl2O。已知:
①HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O,适宜的反应温度为18~25 ℃;副反应:2HgO+2Cl22HgCl2+O2。
②常压下,Cl2沸点-34.0 ℃,熔点-101.0 ℃;Cl2O沸点2.0 ℃,熔点-120.6 ℃。
③Cl2O+H2O2HClO,Cl2O在CCl4中溶解度远大于其在水中的溶解度。
请回答:
(1)①装置A的作用是去除原料气中的少量水分,可用的试剂是________。
②将上图中装置组装完整,虚框D中应选用______(填标号)。
(2)有关反应柱B,须进行的操作是__________(填标号)。
A.将HgO粉末热处理除水分、增加表面积后填入反应柱
B.调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例
C.调控混合气从下口进入反应柱的流速
D.将加热带缠绕于反应柱并加热
(3)装置C,冷却液的温度通常控制在-80~-60 ℃。反应停止后,温度保持不变,为减少产品中的Cl2含量,可采用的方法是_____________________________
____________________________________________。
解析:(1)①装置A的作用是去除原料气(Cl2、N2)中的少量水分,可用的试剂是浓硫酸。②Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中,因此需要进行尾气处理,Cl2、Cl2O能与NaOH溶液反应,同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中,因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置,所以虚框D中应选用a装置。(2)装置B为HgO与Cl2反应制备Cl2O的装置,因Cl2O能与H2O发生反应,因此需要将HgO粉末热处理除水分,该反应为固体与气体接触类反应,因此增加表面积能够增大反应速率,故A选;N2的作用是稀释Cl2,在气流速率一定的条件下,氯气所占的比例越小,其转化率越高,同时Cl2不足时会发生副反应,因此需要调控进入反应柱的混合气中Cl2和N2的比例,故B选;为了让气体与固体充分接触,混合气体应从下口进入反应柱,同时需要控制气体的流速,防止副反应发生,故C选;HgO与Cl2反应制备Cl2O的适宜反应温度为18~25 ℃,因此该反应在常温下进行,若对反应柱加热会发生副反应,故D不选。(3)由题可知,Cl2沸点小于Cl2O,在Cl2未发生冷凝时抽气或通入干燥氮气可以有效地去除产物中的Cl2。
答案:(1)①浓硫酸 ②a (2)ABC (3)抽气(或通干燥氮气)
课时质量评价(十九)
(建议用时:45分钟)
一、选择题(本题共6小题,每小题3分,共18分。每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.Cl2O是很好的氯化剂,实验室用如图装置(夹持仪器已省略)制备高纯Cl2O。
已知:
①HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O,合适反应温度为18~25 ℃;副反应:2HgO+2Cl22HgCl2+O2。
②常压下,Cl2沸点-34.0 ℃,熔点-101.0 ℃;Cl2O沸点2.0 ℃,熔点-120.6 ℃。
③Cl2O+H2O2HClO,Cl2O在CCl4中的溶解度远大于其在水中的溶解度。
下列说法正确的是( )
A.调控进入反应柱的混合气体中Cl2和N2的比例越高越好
B.将加热带缠绕于反应柱并加热
C.反应停止后,温度保持不变,为减少产品中的Cl2含量,在氯气未发生冷凝时抽气
D.装置之后需要加一个装有CaCl2的球形干燥管,并再接一个盛装澄清石灰水的尾气处理装置
C [N2的作用是稀释Cl2,在气流速率一定的条件下,氯气所占的比例越小,其转化率越高,同时Cl2不足时会发生副反应,因此混合气体中Cl2和N2的比例不是越高越好,故A错误;HgO与Cl2反应制备Cl2O的合适反应温度为18~25 ℃,因此该反应在常温下进行,若对反应柱加热会发生副反应,故B错误;由题可知,Cl2沸点小于Cl2O,在Cl2未发生冷凝时抽气可以有效地去除产物中的Cl2,故C正确;Cl2和Cl2O都不能直接排放于空气中,因此需要进行尾气处理,但是不能用澄清石灰水,因为其浓度太小,应用NaOH溶液,同时需要防止NaOH溶液中水蒸气进入C装置中,因此需要在C和尾气处理装置之间连接吸收水蒸气的装置,故D错误。]
2.二氧化氯(ClO2)是环保型杀菌消毒剂,熔点为-59.5 ℃,沸点为11.0 ℃,极易溶于水但不反应,水溶液在温度超过95 ℃时易发生爆炸。实验室用稀硫酸酸化NaClO2浓溶液放出ClO2并生成NaCl,装置如图所示(夹持装置均省略)。
下列说法正确的是( )
A.①中水槽内为热水,装置②的作用是防倒吸
B.图中的装置的连接顺序为④→①→②→③
C.④发生反应的离子方程式为5ClO+2H+===4ClO2↑+Cl-+H2O
D.实验需要控制温度,可采取不断搅拌和控制恒压漏斗中硫酸的滴落速度
BD [根据题目信息,实验目的是制备二氧化氯,故装置连接顺序是④→①→②→③,B项正确;二氧化氯的沸点为11.0 ℃,故①中水槽内为冷水,装置②的作用是防止③中液体倒吸入装置①中,A项错误;C项,原子不守恒,电荷不守恒,C项错误;因反应的溶液温度超过95 ℃时易发生爆炸,故反应过程中需控制温度低于95 ℃,通过控制磁子搅拌速度及硫酸滴入的速度控制反应速率,从而达到控制温度的目的,D项正确。]
3.硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂,其熔点为-54.1 ℃,沸点为69.1 ℃,遇水发生剧烈反应,并产生白雾,100 ℃以上易分解。实验室利用反应SO2(g)+Cl2(g)===SO2Cl2(l) ΔH<0制备少量硫酰氯,实验装置如图所示(部分夹持装置未画出)。下列说法正确的是( )
A.装置甲中反应的离子方程式为SO+2H+===H2O+SO2↑
B.装置丙采用水浴加热有利于SO2Cl2的生成
C.装置丁中可将碱石灰换成无水氯化钙
D.反应结束后需通过蒸馏得到SO2Cl2粗品
A [装置甲中浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,反应的离子方程式为SO+2H+===H2O+SO2↑,故A正确;正反应为放热反应,降低温度有利于平衡正向移动,有利于提高SO2Cl2的产率,制备过程中需要将装置乙置于冷水浴中,故B错误;二氧化硫、氯气不能和氯化钙反应,氯化钙不能吸收二氧化硫、氯气,因此不能用无水氯化钙替换碱石灰,故C错误;反应结束后,通过过滤将硫酰氯分离出得到粗品,D错误。]
4.向亚硫酸氢钠溶液中加入一定量的纯碱后,再通入SO2,可以得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)晶体,Na2S2O5溶于水会立即生成NaHSO3。下列说法不正确的是( )
A.焦亚硫酸钠具有还原性
B.SO中S原子杂化方式为sp2
C.焦亚硫酸钠与非氧化性强酸反应能放出SO2
D.焦亚硫酸钠受热分解生成SO2和Na2SO3,该反应属于氧化还原反应
BD [焦亚硫酸钠中的硫元素显+4价,故焦亚硫酸钠具有还原性,A项正确;SO中S原子形成3个σ键,并有1个孤电子对,为sp3杂化,B项错误;焦亚硫酸钠的性质类似于亚硫酸钠,可与非氧化性强酸发生复分解反应生成SO2,C项正确;焦亚硫酸钠受热分解生成SO2和Na2SO3,各元素的化合价未发生变化,不属于氧化还原反应,D项错误。]
5.SOCl2的熔点为-105 ℃,沸点为79 ℃,加热至 150 ℃开始分解,与水剧烈反应生成HCl和SO2。某兴趣小组利用如图装置(可重复选用)制取无水ZnCl2的同时回收SOCl2,并验证生成物中的SO2(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.装置K中品红溶液褪色证明SO2具有漂白性
B.冷凝水从a口进,b口出
C.装置的连接顺序为N→I→J→K→J→H
D.往装置N三颈烧瓶中加入SOCl2的目的是脱去ZnCl2·xH2O中的结晶水,同时利用SOCl2与水反应的产物抑制氯化锌的水解
B [SOCl2水解生成氯化氢和二氧化硫两种气体,品红溶液褪色说明二氧化硫有漂白性,A正确;冷凝水下口进上口出,故b口为进水口,B错误;装置正确的连接顺序为N→I→J→K→J→H,C正确;往装置N三颈烧瓶中加入SOCl2的目的是在脱去ZnCl2·xH2O中的结晶水的同时利用生成的氯化氢气体抑制氯化锌的水解,D正确。]
6.ClO2是一种广谱消毒剂,可杀死某异种病毒。以NaCl溶液为原料制取ClO2的流程如图所示。其中特定条件下,电解NaCl溶液可得到NaClO3,下列说法不正确的是( )
A.ClO2可消毒是由于其具有强氧化性
B.该法中仅Cl2可循环利用
C.ClO2发生器中的化学方程式为2NaClO3+4HCl===2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
D.电解池阴极产生的气体与补充的气体X物质的量之比为6∶5时,理论上原子利用率可达100%
B [ClO2可消毒是由于其具有强氧化性,故A正确;该工艺中循环利用的物质有Cl2和NaCl,故B错误;ClO2发生器中的化学方程式为2NaClO3+4HCl===2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,故C正确;电解池阴极产生的气体是氢气,要合成HCl应补充的气体为氯气,如果电解生成的氢气为6 mol,根据电子守恒可得:6 mol H2~2 mol NaClO3,结合上述方程式知在ClO2发生器中生成1 mol Cl2,故只需补充5 mol Cl2,当电解质阴极产生的气体与补充的气体X物质的量之比为6∶5时,理论上原子利用率可达100%,故D正确。]
二、非选择题(本题共3小题,共42分)
7.(14分)二氯化二硫(S2Cl2),沸点为138℃,常温下是一种金黄色液体,广泛应用于化工领域。
已知S2Cl2的性质:
ⅰ.热稳定性较差;
ⅱ.能被Cl2氧化为SCl2(沸点为59 ℃);
ⅲ.能与水发生剧烈反应:2S2Cl2+2H2O===3S↓+SO2↑+4HCl。
实验室制备S2Cl2:将氯气通入熔融硫黄(熔点为115 ℃,沸点为445 ℃)中反应制备S2Cl2。所用仪器(部分夹持、加热装置省略)如下图所示。
请回答下列问题:
(1)仪器m的名称为______________。
(2)装置A中,制备Cl2时反应的离子方程式为______________________________
__________________________________________________________。
(3)制备过程实验装置的连接顺序为A、______(填标号)、C;C装置中所装碱石灰的作用有__________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)组装仪器后,检查装置气密性,加入药品;打开K,向装置中通一段时间N2,目的是______________________________________________________________
____________________________________________________________________;
再加热B装置至110~115 ℃使硫黄熔融。
(5)观察到F中出现金黄色液体时,可证明有S2Cl2生成。若实验产物中,经检验含有较多的SCl2,为提高产品纯度,减少SCl2的生成,可采取哪些措施:______________________________________________________________________
_______________________________________________________(任写一条即可)。
答案:(1)球形干燥管
(2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)E、D、B、F 吸收未反应的氯气,防止污染空气,同时吸收空气中的水蒸气,防止其进入装置F与S2Cl2反应
(4)排出装置内的空气,防止氧气与熔融的硫反应
(5)减慢分液漏斗中浓盐酸滴加速度(或打开K通入适量N2等)
8.(16分)连二硫酸锰晶体(MnS2O6·4H2O)呈红色,可用于蔬菜、水果等保鲜。受热易分解为MnSO4和SO2。实验室中可利用饱和SO2水溶液与MnO2反应制备连二硫酸锰,同时有MnSO4生成,其制备装置和具体步骤如下:
Ⅰ.在B中的三颈烧瓶中盛装适量MnO2和400 mL蒸馏水,控制温度在7 ℃以下,将A中产生的SO2通入B中,反应过程中保持C中管口有少量气泡持续冒出。
Ⅱ.待烧瓶中MnO2全部反应完,反应液呈透明粉红色时,停止通SO2。
Ⅲ.将装置C换为减压装置,一段时间后将B中的溶液转移至烧杯中。
Ⅳ.向溶液中加入适量连二硫酸钡溶液,搅拌,静置,过滤。
Ⅴ.对滤液进行浓缩、结晶、过滤、洗涤、干燥,得MnS2O6·4H2O。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ对B中烧瓶可采取的控温方式是______________________________
____________________________________________________________________。
(2)C装置中NaOH溶液的作用是__________________________________;保持C中有少量气泡持续冒出的目的是________________________________________
______________________________________________________________。
(3)有同学指出装置A、B之间需要进一步完善,完善的措施是_________________
___________________________________________________。
(4)步骤Ⅱ中反应的离子方程式有MnO2+SO2===Mn2++SO、_______________
_____________________________________________________________。
(5)步骤Ⅲ中进行减压操作的目的是______________________________________
___________________________________________________________________。
(6)步骤Ⅳ中加入连二硫酸钡溶液的作用是_____________________________,过滤出的滤渣是__________。
答案:(1)冰水浴(或低于7 ℃的冷水浴)
(2)吸收SO2防止污染 确保B中SO2水溶液处于饱和状态
(3)A、B间增加防倒吸装置
(4)MnO2+2SO2===Mn2++S2O
(5)除去溶液中过量的SO2(或降低SO2的溶解度,或使SO2从溶液中逸出)
(6)将MnSO4转化为连二硫酸锰 BaSO4
9.(12分)五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)不溶于乙醇,易溶于水,可用于鞣制皮革、矿石提银、水产养殖、医疗解毒等,工业上常用Na2S、Na2CO3为原料制备,其生产流程如图所示。
(1)五水硫代硫酸钠中硫元素的化合价为________。常温下,Na2S溶液的pH______(填“>”“<”或“=”)7。
(2)溶解原料的蒸馏水需加热煮沸一段时间后待用,其目的是_________________
______________________________。
(3)Na2S和Na2CO3按物质的量之比为2∶1投料后加热,将SO2缓缓通入溶液中,即可获得Na2S2O3,反应的化学方程式为_______________________________
______________________________________________________________。
(4)上述制备过程一般需在碱性环境下进行,若在酸性条件下产品会发黄,用离子方程式表示其可能的原因:_____________________________________________
_________________________________________________________。
(5)充分反应后趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出晶体后用乙醇洗涤,即可获得纯净的无色透明晶体。趁热过滤和用乙醇洗涤的目的是_______________
____________________________________________________________。
解析:
答案:(1)+2价 > (2)除去水中溶解的O2,防止氧化Na2S (3)2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2 (4)S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O (5)减少因降温析出和溶解造成的产品损耗
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